(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｕ−Ｇａ−Ｓｎ三元系合金からなり、これらの元素の質量濃度は、三元系状態図におけるＡ点（Ａｕ：８１％、Ｇａ：１８％、Ｓｎ：１％）、Ｂ点（Ａｕ：７３％、Ｇａ：１１％、Ｓｎ：１６％）、Ｃ点（Ａｕ：７２％、Ｇａ：４％、Ｓｎ：２４％）、Ｄ点（Ａｕ：８４％、Ｇａ：３％、Ｓｎ：１３％）、Ｅ点（Ａｕ：８５％、Ｇａ：１４％、Ｓｎ：１％）を頂点とする多角形の領域内にあるヒューズ用の材料。
【請求項２】
Ａｕ、Ｇａ、Ｓｎの質量濃度が、三元系状態図におけるＡ１点（Ａｕ：８１％、Ｇａ：１６％、Ｓｎ：３％）、Ｂ１点（Ａｕ：７５％、Ｇａ：８％、Ｓｎ：１７％）、Ｃ１点（Ａｕ：８２％、Ｇａ：４％、Ｓｎ：１４％）、Ｄ１点（Ａｕ：８５％、Ｇａ：１４％、Ｓｎ：１％）を頂点とする多角形の領域内にある請求項１記載のヒューズ用の材料。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のヒューズ用の材料からなるエレメントを備える電流ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサー等の電気・電子部品に内蔵されるヒューズのエレメントを構成する材料に関する。詳しくは、その融点がヒューズ用途において好ましい範囲内にあり、更に溶断特性や加工性に優れたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサー等の電気・電子部品に内蔵されるヒューズは、過電流が流れた際にそのエレメントがジュール熱により溶断することで通電を遮断するようになっている。そして、このような機能を考慮して、エレメントを構成する材料には適切な範囲、具体的には融点が３００〜３６０℃付近の範囲内にあることが求められる。エレメントの融点が高い場合、ヒューズの作動温度も高温となるが、それでは電子部品が実装された回路基板を損傷させることとなるため、ヒューズ本来の保護装置として作用が期待できなくなるからである。
【０００３】
従来、ヒューズ用の材料としては、Ｓｎ−Ｐｂ系合金が広く使用されてきたが、近年になってＰｂフリーの材料の適用が求められており、この要求に応える材料として、Ａｕ−２０質量％Ｓｎ合金、Ａｕ−３．１５質量％Ｓｉ合金等の適用が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、Ａｕ−２０質量％Ｓｎ合金は、融点については上記範囲内よりも低く、加工性に乏しいという問題がある。ヒューズのエレメントは、細線形状、薄板形状等の微小サイズへ加工することが必要となり、加工性に乏しい材料では断線、割れが生じ易く歩留まりが低下する。特に、最近の電子部材においては、小型化の要求が強く、これに追従するために実装されるヒューズについても細線化、薄肉化が必要であることから、加工性の良好な材料が望まれる。
【０００６】
また、Ａｕ−３．１５質量％Ｓｉ合金は、実際には融点が上記範囲より若干高く、３６０℃をやや超えるものであり、積極的に使用できるものではない。更に、この合金は、電気抵抗が低いため、過電流が流れた際において溶断が遅れる傾向があり、ヒューズとしての機能に問題がある。
【０００７】
以上のように、従来のヒューズ用の材料は、使用できない程の大きな問題はないものの、今後のニーズ等を考慮すれば改善が望まれている。そこで、本発明は、加工性、電気抵抗が改善され、特に溶断特性に優れるものであり、且つ、好適範囲（具体的には３００〜３６０℃付近）の融点を有するヒューズ用の材料を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記課題を解決すべく検討を行った。まず、Ａｕを基本とし、種々の金属を添加したＡｕ合金についての物性を評価したところ、Ａｕ、Ｇａ、Ｓｎを含む三元系合金において、加工性や電気抵抗が、従来のものより改善されることがわかった。そして、Ａｕ−Ｇａ−Ｓｎ合金のうち、所定の組成範囲を有する合金であれば、溶断特性に優れることを見出し、更に組成範囲を限定すれば、良好な溶断特性を維持しつつ、融点が低下することを見出し、本発明に想到した。
【０００９】
即ち、本発明は、Ａｕ−Ｇａ−Ｓｎ三元系合金からなり、これらの元素の質量濃度は、三元系状態図におけるＡ点（Ａｕ：８１％、Ｇａ：１８％、Ｓｎ：１％）、Ｂ点（Ａｕ：７３％、Ｇａ：１１％、Ｓｎ：１６％）、Ｃ点（Ａｕ：７２％、Ｇａ：４％、Ｓｎ：２４％）、Ｄ点（Ａｕ：８４％、Ｇａ：３％、Ｓｎ：１３％）、Ｅ点（Ａｕ：８５％、Ｇａ：１４％、Ｓｎ：１％）を頂点とする多角形の領域内にあるヒューズ用の材料である。
【００１０】
本発明に係る材料の組成を示す三元系状態図を図１に示す。本発明で三元系合金を適用するのは、Ｇａ、Ｓｎの２つの元素をＡｕに同時添加することで、従来のＡｕ二元系合金よりも加工性や電気抵抗が改善されるからである。そして、Ｇａ、Ｓｎの添加量を上記領域内の範囲にするのは、溶断特性が向上するからである。融点を調整する手法として、合金に添加する元素の含有率を上昇させることも考えられるが、その場合、加工性に影響を及ぼすおそれがある。本発明における添加元素であるＧａ、Ｓｎは、少ない添加量で融点を制御することができ、その上で加工性を確保している。
【００１１】
そして、本発明においてより好ましい組成は、上記範囲内においてＧａが４〜１６質量％、Ｓｎが１〜１７質量％となる領域の組成である。具体的には、図１の三元系状態図において、Ａ１点（Ａｕ：８１％、Ｇａ：１６％、Ｓｎ：３％）、Ｂ１点（Ａｕ：７５％、Ｇａ：８％、Ｓｎ：１７％）、Ｃ１点（Ａｕ：８２％、Ｇａ：４％、Ｓｎ：１４％）、Ｄ１点（Ａｕ：８５％、Ｇａ：１４％、Ｓｎ：１％）を頂点とする多角形の領域内の組成である。かかる組成とすることで、融点が低下し、ヒューズとしての性能を向上させることができるからである。
【００１２】
本発明に係る合金の製造においては、特段の困難性はなく、通常の合金（Ａｕ合金）と同様に溶解鋳造法により製造可能である。また、ヒューズへの加工についても、本発明に係る材料は加工性が良好であることから、押出し加工、線引き加工により任意のサイズに加工可能である。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明に係る材料は、融点の範囲が３００〜３６０℃付近にあり、ヒューズ用途の融点範囲として適正な温度範囲内にある。本発明に係る材料は加工性も良好であり、微小サイズのヒューズを製造するのにも好適である。更に、電気抵抗も適度に高く、この点もヒューズ用途として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る材料の組成を示すＡｕ−Ｇａ−Ｓｎ三元系状態図。
【図２】本発明の実施形態及び比較例のＡｕ−Ｇａ−Ｉｎ合金組成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態及び比較例について説明する。本実施形態では各種組成のＡｕ−Ｇａ−Ｓｎ合金を製造し、それぞれの特性を評価・検討した。試料の製造においては、所定の組成となるように秤量した各金属を溶解・鋳造し、伸線加工してφ０．１ｍｍの線材とした。
【００１６】
各試料の評価は、融点、電気抵抗（固有抵抗）、硬度、加工性、溶断特性について行なった。加工性については、伸線加工による断線、亀裂、バリの発生の有無を実態顕微鏡（１０倍）で観察して評価した。また、溶断特性の評価は、試料線材に４Ａの電流を印加したときの溶断時間を測定し、溶断時間０．５秒未満のものを良品とした。尚、融点については熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）により測定し、電気抵抗はミリオムメーターにて固有抵抗を測定した。表１は、以上の評価結果を示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１からわかるように、Ａｕ−Ｇａ−Ｓｎ三元系合金の元素の質量濃度が、図２に示す三元系状態図におけるＡ点〜Ｅ点を頂点とする多角形の領域内にある材料は、融点が約３００〜３６０℃の範囲にあり、また、加工性及び溶断特性も良好であった（実施例１〜７）。特に、質量濃度が、図２に示す三元系状態図におけるＡ１点〜Ｄ１点を頂点とする多角形の領域内にあれば、加工性や溶断特性に優れるだけでなく、融点も低くなるため、ヒューズ用の材料としては好適なものとなる（実施例１、３、４、６）。これに対し、材料の質量濃度が、図２に示す三元系状態図におけるＡ点〜Ｅ点を頂点とする多角形の領域から外れてしまうと、溶断特性に劣る結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、コンデンサー等の電気・電子部品に内蔵されるヒューズのエレメントを構成する材料に関するものである。本発明に係る材料を用いれば、溶断特性や加工性に優れた電流ヒューズを提供することが出来る。
【図１】
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【図２】
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